Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Optokoppler-Eingang richtig schützen.


Announcement: there is an English version of this forum on EmbDev.net. Posts you create there will be displayed on Mikrocontroller.net and EmbDev.net.
von Daniel W (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Guten Tag

Ich entwerfe gerade eine kleine Schaltung, welche auch einen Optokoppler 
beinhaltet. Da diese ja eine LED beinhalten, müssen die 
Optokoppler-Eingänge richtig gepolt sein, da bei einer Verpolung die LED 
zerstört werden kann.

Nun benötige eich eine Schutzschaltung gegen Verpolung. Ich habe bereits 
im Internet mehrere Versionen gesehen. Entweder mit 
Brückengleichrichtern oder mit Dioden.

Die Diodenvariante mag für kleinere Projekte sicher gut sein, jedoch ist 
im Industrieumfeld vermutlich keine Diode stark genug, um dem 
Standzuhalten. Wird beispielsweise ein 24V 10A Netzteil über einer 
Schutzdiode kurzgeschlossen, verwandelt diese sich dann wohl in Rauch, 
und danach geht auch gleich der Optokoppler hopps.

Wie kann ich eine sichere, aber auch möglichst einfache Optokoppler 
Verpolungssicherung für Bemessungsspannungen von 24V lösen?

von HildeK (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Daniel W schrieb:
> Nun benötige eich eine Schutzschaltung gegen Verpolung. Ich habe bereits
> im Internet mehrere Versionen gesehen. Entweder mit
> Brückengleichrichtern oder mit Dioden.

Brückengleichrichter, wenn es tun soll auch bei Verpolung.
Sonst: Diode in Reihe mit ausreichender Sperrspannung passend zur 
maximalen Verpolspannung.
Mit der antiparallelen Diode hast du recht, da bräuchte man dann eine 
Sicherung, die schnell genug auslöst. Aber mit einer flinken 
50mA-Sicherung schafft das auch eine 1N400x. Für eine Sinushalbwelle ist 
sie z.B. mit 27A spezifiziert.

Aber die Diode in Serie ist die einfachste Lösung.

von HildeK (Gast)


Bewertung
4 lesenswert
nicht lesenswert
HildeK schrieb:
> Mit der antiparallelen Diode hast du recht, da bräuchte man dann eine
> Sicherung, die schnell genug auslöst.

Nein, da haben wir beide natürlich nicht recht.
Es geht selbstverständlich auch eine kleine Diode antiparallel zu der im 
Optokoppler; nach dem Vorwiderstand! Dadurch fließt in Rückwärtsrichtung 
auch nicht mehr Strom als im korrekten Betrieb durch den OK.

von Thomas K. (ek13)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
HildeK schrieb:
> Mit der antiparallelen Diode hast du recht, da bräuchte man dann eine
> Sicherung, die schnell genug auslöst

Wenn der Optokoppler Rv an der richtigen Stelle sitzt, passiert da gar 
nichts.

von Clemens L. (c_l)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Es gibt auch AC-Optokoppler (z.B. PC814), die kann man gar nicht 
verpolen.

von georg (Gast)


Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
Daniel W schrieb:
> Wird beispielsweise ein 24V 10A Netzteil über einer
> Schutzdiode kurzgeschlossen, verwandelt diese sich dann wohl in Rauch,
> und danach geht auch gleich der Optokoppler hopps.

Nur nach der hier im Forum hartnäckig vertretenen Theorie, dass LEDs 
ohne Vorwiderstand zu betreiben sind - das gilt natürlich auch für die 
LED eines Optokopplers. Wenn du den Strom korrekt begrenzt passiert 
nichts, aber dazu musst du eben einen Vorwiderstand einsetzen, auch wenn 
hier noch so viele schreien dass das nicht nötig ist.

Notfalls in einem anderen Forum fragen, wo echte Elektronik betrieben 
wird.

Georg

von Philipp (Gast)


Bewertung
-1 lesenswert
nicht lesenswert
georg schrieb:
> Notfalls in einem anderen Forum fragen, wo echte Elektronik betrieben
> wird.

Was soll das denn heißen? Das hier ist doch alles echt und zu allem 
Überfluss auch noch eines der besten Elektronikforen überhaupt.

von Philipp (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
georg schrieb:
> aber dazu musst du eben einen Vorwiderstand einsetzen,

Eben. Durch den Einsatz eines Vorwiderstantz ist automatisch alles tutti 
paletti. Der sollte natürlich auf der Empfängerplatine sitzen und nicht 
in der Signalausgabeeinheit, da nützt er im Fehlerfall nämlich nix!

von Chregu (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Philipp schrieb:
> georg schrieb:
>> Notfalls in einem anderen Forum fragen, wo echte Elektronik betrieben
>> wird.
>
> Was soll das denn heißen? Das hier ist doch alles echt und zu allem
> Überfluss auch noch eines der besten Elektronikforen überhaupt.

Die richtigen Elektroniker sind schon längst wieder bei DSE...

von HildeK (Gast)


Bewertung
2 lesenswert
nicht lesenswert
Thomas K. schrieb:
> Wenn der Optokoppler Rv an der richtigen Stelle sitzt, passiert da gar
> nichts.

Ich hatte mich schon korrigiert, die Posts haben sich wohl 
überschnitten.

So geht es mir manchmal, wenn ich mir immer alles aus Prosatext 
vorstellen muss - da bleibt schon mal was auf der Strecke 😀.

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


Bewertung
-1 lesenswert
nicht lesenswert
Daniel W schrieb:
> Die Diodenvariante mag für kleinere Projekte sicher gut sein, jedoch ist
> im Industrieumfeld vermutlich keine Diode stark genug, um dem
> Standzuhalten.

Das ist völliger Quatsch. Jede Diode verträgt eine klar definierte 
Spannung und einen maximalen Strom. Diese Daten stehen im Datenblatt unf 
darauf kannst du dich verlassen.

Brückgleichrichter machen Sinn, wenn die Polung der Steuerspannung egal 
sein.

> Wie kann ich eine sichere, aber auch möglichst einfache
> Optokoppler Verpolungssicherung für Bemessungsspannungen von 24V lösen?

Dazu genügt fast jede beliebige Diode, einfach in Reihe zum Optokoppler. 
Zum Beispiel eine 1N4148.

: Bearbeitet durch User
von Route_66 H. (route_66)


Bewertung
3 lesenswert
nicht lesenswert
Stefan ⛄ F. schrieb:
> Dazu genügt fast jede beliebige Diode, einfach in Reihe zum Optokoppler.
> Zum Beispiel eine 1N4148.

Das macht Bastler!
Die LED im Optokoppler hat eine viel zu geringe Sperrspannung und wer 
garantiert, daß nicht der größte Spannungsabfall in der Reihenschaltung 
bei Falschpolung gerade dort auftritt?

Die Diode anti-parallel zur OK-LED ist die Profi-Lösung.

Zusatz: im Industrieeinsatz werden Eingänge noch wesentlich 
umfangreicher geschützt.

: Bearbeitet durch User
von Joachim B. (jar)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Daniel W schrieb:
> Wie kann ich eine sichere, aber auch möglichst einfache Optokoppler
> Verpolungssicherung für Bemessungsspannungen von 24V lösen?

Clemens L. schrieb:
> Es gibt auch AC-Optokoppler (z.B. PC814), die kann man gar nicht
> verpolen.

und für 24V kann man auch den Rv berechnen

oder
Route_66 H. schrieb:
> Die Diode anti-parallel zur OK-LED ist die Profi-Lösung.

Stefan ⛄ F. schrieb:
> einfach in Reihe zum Optokoppler.
> Zum Beispiel eine 1N4148.

Route_66 H. schrieb:
> Das macht man nicht!

genau!!!

: Bearbeitet durch User
von HildeK (Gast)


Bewertung
2 lesenswert
nicht lesenswert
Route_66 H. schrieb:
> Das macht Bastler!
> Die LED im Optokoppler hat eine viel zu geringe Sperrspannung und wer
> garantiert, daß nicht der größte Spannungsabfall in der Reihenschaltung
> bei Falschpolung gerade dort auftritt?

Quatsch.
Eine LED verträgt problemlos auch einen Rückstrom, solange er klein 
genug ist. Eine 1N4148 hat bei Raumtemperatur und 20V max. 25nA 
Rückstrom.
Die Durchbruchsspannung einer Standard-LED liegt zwischen 5V und 10V, 
macht dann höchstens 250nW. Und selbst wenn die 1N4148 bei 150°C 50µA 
fließen lässt, sind es an der LED immer noch nur 500µW.
Also: bleibt bei den Realitäten! Da passiert gar nichts!

Da der Aufwand aber der selbe ist, nur eine Diode, macht man sie 
sinnvollerweise antiparallel zur OK-LED:

von Joachim B. (jar)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
HildeK schrieb:
> Da der Aufwand aber der selbe ist, nur eine Diode, macht man sie
> sinnvollerweise antiparallel zur OK-LED

eben sinnvoll und sicher!
finde ich jedenfalls besser als Reihenschaltung mit unbekannter 
Sperrspannungsaufteilung.

von MaWin (Gast)


Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
Daniel W schrieb:
> Wie kann ich eine sichere, aber auch möglichst einfache Optokoppler
> Verpolungssicherung für Bemessungsspannungen von 24V lösen?

Offenbar ist die Strombegrenzung nicht dein Problem, ein Vorwiderstand 
ist vorgesehen und da eine normale Optokoppler-LED bis 50mA aushalt, 
könnte man den Optokoppler mit 1mA Nennstrom einsetzen und wäre bis 
1200V kurzfristig robust, langfristig wird der Vorwiderstand aber heiss, 
vielleicht nimmt man einen 22k NFR25 Sicherungswiderstand, der löst bei 
230V~ dann in weniger als 1 Minute aus.

Dann ist ein PC814 die einfachste, bauteilsparsamste Lösung. Man müsste 
nichtmal die Polaritat kennzeichnen.

Einfach den Optokoppler und einen Vorwiderstand.

Etwas billiger wäre eine normale 1N4148 antiparallel zu einem PC917, den 
gibt es auch mit höherer CTR was mehr geschalteten Strom erlaubt. Dann 
funktioniert die Schaltung verpolt halt nicht.

Und am aufwändigsten ist ein Brückengleichrichter MB6S oder gar 4 
Dioden, immerhin leuchtet es dann auch verpolt.

Einen grösseren Eingangsspannungsbereich erhält man mit einer 
Stromquelle nach dem Brückengleichrichtet, entweder selbstgebaut:
1
           LED
2
+ o-----+--|>|--+
3
        |       |
4
       15k      | (minimale Versorgungsspannung - 1.5V)/(LED Strom/100) z.B. (5V-1.5)/(0.02/100) = 17.5k = 15k
5
        |       |
6
        +------|< NPN (ausreichende Verlustleistung, z.B. BD137 erlaubt mehr als BC547
7
        |       |E
8
  BC547 >|------+
9
       E|       |
10
- o-----+--33R--+ (0.7V/0.02A = 35 Ohm = 33 Ohm)
oder CYT1000B bis 250V oder BCR400 der schon bei 24V warm wird.

von grusome (Gast)


Bewertung
-1 lesenswert
nicht lesenswert
Daniel W schrieb:
> Schutzschaltung gegen Verpolung
Was soll der Quatsch? Absicherung erfolgt gegen Brand oder elektrischem 
Schlag.
Alles andere ist eine Kostenfrage. Ein Bauteil für 0.5 ct mit mit 1€ 
abzusichern ist ... Quatsch.
Sorge dafür, dass man es einfach erstzen kann. Und dass fängt schon bei 
der Doukmentaion an.

von Manfred (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
grusome schrieb:
> Was soll der Quatsch

.. den Du hier unwissend absonderst?

> Alles andere ist eine Kostenfrage. Ein Bauteil für 0.5 ct mit mit 1€
> abzusichern ist ... Quatsch.

Es kommt auf das Einsatzumfeld an, wenn der Servicetechniker zum Kunden 
muß, verursacht das defekte 0,5ct-Bauteil ganz schnell mehrere hundert 
Euro.

Wie oben schon mehrfach erklärt, ist ein reiner Verpolschutz eines 
Optokoppler äußerst trivial, die Antiparalleldiode kostet irgendwas um 
oder unter einem cent.

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


Bewertung
-1 lesenswert
nicht lesenswert
Manfred schrieb:
> Es kommt auf das Einsatzumfeld an, wenn der Servicetechniker zum Kunden
> muß, verursacht das defekte 0,5ct-Bauteil ganz schnell mehrere hundert
> Euro.

Aber ein Kunde, der Leitungen anschließen darf, der wird wohl auch einen 
Optokoppler austauschen können.

von grusome (Gast)


Bewertung
-1 lesenswert
nicht lesenswert
Manfred schrieb:
> Wie oben schon mehrfach erklärt, ist ein reiner Verpolschutz eines
> Optokoppler äußerst trivial, die Antiparalleldiode kostet irgendwas um
> oder unter einem cent.
Ach... und die, oder vor allem der Vorwiderstand, brennt nicht ab, wenn 
genügend Überspannung angelegt wird?

Ich bleibe dabei, comfortabler Service - inkl. Dokumentation - ist die 
bessere Lösung.

von Chris D. (myfairtux) (Moderator) Benutzerseite


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Stefan ⛄ F. schrieb:
> Aber ein Kunde, der Leitungen anschließen darf, der wird wohl auch einen
> Optokoppler austauschen können.

Nein, das kann der noch lange nicht.

Dazu kommt noch, dass man dazu das Gerät öffnen muss. Im schlechtesten 
Fall ist der Eingangsbereich wegen entsprechender Spannungsfestigkeit 
auch noch vergossen.

Natürlich spendiert man in einer vernünftigen Schaltung einen 
Verpolungsschutz, insbesondere, wenn er so einfach einzurichten ist, wie 
Manfred ja schon anmerkte.

von Helmut L. (helmi1)


Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
Stefan ⛄ F. schrieb:
> Aber ein Kunde, der Leitungen anschließen darf, der wird wohl auch einen
> Optokoppler austauschen können.

Bestimmt nicht der Dickdrahtelektriker draussen. Wenn der denn SMD 
Koppler auf der Platine sieht winkt der direkt ab.

von Chris D. (myfairtux) (Moderator) Benutzerseite


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
grusome schrieb:
> Ach... und die, oder vor allem der Vorwiderstand, brennt nicht ab, wenn
> genügend Überspannung angelegt wird?

Der hält das deutlich länger durch als die Diode. Davon abgesehen ist 
eine dauerhafte erhebliche (und nur darüber reden wir hier) Überspannung 
generell wesentlich unwahrscheinlicher als eine Verpolung durch Versehen 
beim Anschließen.

> Ich bleibe dabei, comfortabler Service - inkl. Dokumentation - ist die
> bessere Lösung.

Gute Dokumentation ist immer eine gute Lösung - aber ein 
Verpolungsschutz dieser einfachen Art macht das Ganze deutlich sicherer 
und vermindert die Anzahl der Rückläufer mit "Ist kaputt!".

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


Bewertung
-1 lesenswert
nicht lesenswert
Helmut L. schrieb:
> Bestimmt nicht der Dickdrahtelektriker draussen. Wenn der denn SMD
> Koppler auf der Platine sieht winkt der direkt ab.

Dfür würde ich natürlich einen im DIP Format mit Sockel verwenden.

Die jungen Leute von Heute wissen gar nicht, was früher mal besser war.

: Bearbeitet durch User
von Helmut L. (helmi1)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Stefan ⛄ F. schrieb:
> Dfür würde ich natürlich einen im DIP Format mit Sockel verwenden.

Viel zu aufwendig in der Fertigung. Heute bestueckt man mit dem 
Automaten.
Ich habe schon seit 15 Jahren kein DIL mehr eingesetzt.

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


Bewertung
-2 lesenswert
nicht lesenswert
Helmut L. schrieb:
> Viel zu aufwendig in der Fertigung. Heute bestueckt man mit dem
> Automaten.

Ja, und heute wird alles möglichst irreparabel konstruiert.

von grusome (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Chris D. schrieb:
> grusome schrieb:
>> Ach... und die, oder vor allem der Vorwiderstand, brennt nicht ab, wenn
>> genügend Überspannung angelegt wird?
>
> Der hält das deutlich länger durch als die Diode.
Für selektive Fälle von deutlich - 1 ms vs. 10000 ms?

Okelama, antiparallele Diode ist die Standard-Lösung die angeblich viele 
Optokoppler-Leben sschützt. Kann man/ich nix dagegen sagen.

Alles andere wäre meiner Meinung nach ein Fall von over-engineered. Leo 
spricht in den Diskussionen von "zu Tode gelöst"...

von Harald W. (wilhelms)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Route_66 H. schrieb:

> Die LED im Optokoppler hat eine viel zu geringe Sperrspannung und wer
> garantiert, daß nicht der größte Spannungsabfall in der Reihenschaltung
> bei Falschpolung gerade dort auftritt?

Die Sperrströme von LEDs liegen typisch höher als die von Si-Dioden.
Deshalb würde das wohl funktionieren.

> Die Diode anti-parallel zur OK-LED ist die Profi-Lösung.

Ja, und da das ja keinen Mehraufwand macht, würde ich diese Lösung
auch bevorzugen.

von Helmut L. (helmi1)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Stefan ⛄ F. schrieb:
> Ja, und heute wird alles möglichst irreparabel konstruiert.

SMD kann man doch besser reparieren als THT. Einen SMD Widerstand oder 
Koppler kann ich mit einer Hand von der Platine löten. Bei THT geht das 
so nicht. Auch sind Sockel für DIL nicht unbedingt ein Wunder an 
Zuverlässigkeit.

Selbst STM32 Controller hole ich dir ganz von der Platine runter mit dem 
Fön.

von Manfred (Gast)


Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
Helmut L. schrieb:
> Auch sind Sockel für DIL nicht unbedingt ein Wunder an
> Zuverlässigkeit.

Ich habe mindestens einige hundert DIL-Sockel verbaut, sogenannte 
Präzisionssockel etablierter Hersteller - da ist mir kein einziger 
Ausfall bekannt.

Wenn man natürlich Billigkram verbaut, Weichplastik mit einseitigem 
Blechkontakt, ist es Zufall, wenn die Schaltung überhaupt schon 
losläuft.

-----

Das ganze Palawer wird langsam albern, der Betriebselektriker des Kunden 
fingert nicht auf der Leiterplatte herum, der eigene Außendienst im 
Regelfall auch nicht. Wenn man vorausschauend entwickelt, hat man 
vordergründig Bauteilekosten aus dem Fenster geworfen, bei realer 
Betrachtung der Gesamtkosten aber sehr viel gespart.

Schade, dass die Betriebswirtschaftler zu dämlich sind, das zu erfassen 
und die E-Ings. als Feind sehen.

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.